煤田三维地震勘探在障碍物密集区的应用

刘美玲

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局)

煤田三维地震勘探在障碍物密集区的应用

刘美玲

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局)

对复杂障碍物区三维地震采集变观原理及基本方法进行研究的基础上，结合实例进行了分析。结果表明：在实际生产过程中，变观应确保浅层损失较小，覆盖次数达到原设计的80%，且炮检距及方位角要求均匀多样，保证目的层反射信息充足。上述研究成果对于确保地震资料不受影响，提高煤田三维地震勘探跨越障碍区的能力，使得三维地震更加适应复杂地表的要求具有一定的参考价值。

煤矿三维地震勘探 障碍物密集区 变观技术

煤田三维地震勘探施工过程中通过大面积障碍物密集区时，规则的观测系统无法实施，只有通过变观来弥补。传统变观设计主要是在考虑障碍区范围及覆盖次数的情况下，通过加大接收排列，在障碍物周边增加炮数，来满足覆盖次数的要求[1]。随着地震勘探技术的发展以及勘探精度的提高，上述简单的变观方法已经无法满足施工要求，必须开展新的变观研究。对于不同范围的障碍物，如何合理选择观测系统变观技术，是提高三维地震最终成果质量的关键。在研究区，通过理论分析，针对障碍物特点，采用多种方法相结合，在进行理论分析、室内模拟的基础上，在允许的区域内根据室内模拟情况合理选择激发点位置，并在炮点减少的区域，加密检波线，在确保覆盖次数的前提下，最大限度地提高施工效率及资料品质。实际施工效果表明，在煤田三维地震勘探中，多种方法相结合的变观手段是一种行之有效的施工方法。

1 复杂障碍物采集技术难点

目前，煤田三维地震勘探复杂障碍物主要表现为村庄、工业广场。该类障碍物主要影响地震施工中激发点的布设，容易降低点位分布均匀性甚至导致点位缺失，也影响到接收点的布设，造成接收点位偏移，局部空道，在障碍物较大的区域有时会出现局部地震资料的空白区，即所谓“开天窗”。以往地震勘探施工遇到一般较小村庄及工业广场通过简单“变观”可以解决，但在此次研究中，村庄及工业广场占勘探面积的60%以上，房屋密集，村与村之间公路交错，学校、工厂、养殖场等错落分布，在村庄内地面几乎全部硬化，仅有少数绿化带，且煤田目的层一般较浅，且对构造解释精度要求较高，简单的变观远远无法满足技术要求。

2 三维地震采集变观原理及方法

2.1 变观基本原理

野外进行三维地震勘探时，受地形地物的影响不能正点布设时，应根据具体情况按照以下原则进行变观[2-4]：

(1)一般情况下，炮点可以沿线束方向即纵向偏移一定距离布设，炮点移动的距离应与纵向道间距建立整数倍的关系。

(2)当纵向偏移无法满足施工要求时，炮点也可以沿垂直线束方向即横向偏移一定距离布设，炮点偏移的距离应是接收线间距的整数倍。

(3)变观时应就近选择炮点，采用观测系统设计软件进行设计，使得有效覆盖次数尽量达到设计要求、方位角尽量呈现多样性，炮检距分布尽量均匀，浅层资料缺口尽量小，避免“开天窗”。

2.2 变观方法

如果在三维地震勘探区村庄、工业广场面积较大，为了确保村庄内地震资料完整可靠，必须对全区地形地质情况进行详细踏勘，获取地表障碍物精准的位置信息。施工前在1∶5 000的地形图上标出最近的能激发的点位，以及村庄内和工业广场能激发的区域。正式激发时，利用井炮和震源枪相结合的激发方式，村庄内距建筑物10 m以外的区域采用小药量大井深激发，小于10 m范围内采用震源枪激发，在工业广场、休闲等公共场所绿化带内采用小药量大井深激发。在接收方面，采用大线间距较长、轻便、先进的428XL数字地震仪器，确保每个检波器均准确放到位，且在无法放炮的地区，加密检波线，并对施工中进行的变观炮点及检波点均进行二次测量，将误差降至最低。在现场建立资料处理站，对变观成果进行现场监控。

3 应用效果

3.1 常规观测系统设计

研究区主要目的层是石炭系上统太原组及二叠系下统山西组，兼顾浅层新生界厚度，目的层较浅，主要勘探目的是查明各主要煤层的构造性质、规模等要素。针对以上主要目的层及地质任务，选择观测系统主要考虑能压制干扰波，提高信噪比，因此，覆盖次数是观测系统选择的重要因素之一。

从观测系统的适用性，采集资料的质量、以及施工成本等方面综合考虑，研究区采用20次覆盖的10线8炮束状观测系统，中间放炮，1 000道接收，束线之间重复5条检波线，接收线距为40 m，接收道距10，激发炮线距为20 m，激发炮点距为100 m，CDP网格尺寸为5 m×10 m。该观测系统最大炮检距为554.55 m，能满足不同深度的要求。

3.2 障碍物对施工的影响

研究区存在大量村庄，面积近1 km2，给地震采集带来了很大困难。村庄内大部为硬化路面，常规设计中有3束线经过该村庄。涉及不能正点放炮的炮点有484个，如果在障碍物区炮点不进行激发，覆盖次数将缺失严重，并出现“开天窗”的问题，且即使地震资料不缺失的区域也会出现炮检距及方位角分布较差的问题。

3.3 实际变观分析

根据以上障碍物对施工的影响，为了尽可能选取的主要目的层资料，保证覆盖次数，在障碍物区域外适当加密炮点，在障碍物区域内利用三维地震勘探观测系统设计软件进行不同方案的室内模拟放炮。

(1)加密接收线。在障碍物区域外加密炮点，激发炮点距变为10 m，在障碍物区域内加线20条，使线距变为20 m。该处覆盖次数有所改善，但障碍物中间仍“开天窗”，炮检距及方位角分布也较差。

(2)加密炮点。在障碍物区域外加密炮点，激发炮点距变为10 m，在障碍物区域内有目的选择公共场地内布设炮点，共布设80炮。该处炮检距及方位角分布有所改善，但覆盖次数仍然呈现条带状的缺口。

(3)既加密炮点又加密排列线。在障碍物区域外加密炮点，激发炮点距变为10 m，在障碍物内选择公共场地布设炮点，共布设80炮。并加线20条，使线距变为20 m。该处覆盖次数基本满足要求，缺口消失，炮检距及方位角分布较均匀。

根据以上分析，既加密炮点又加密排列线的变观方法虽然浅层资料有一定损失，但基本能满足该研究区的要求。

3.4 采集效果分析

(1)单炮分析。在地震勘探信息采集完毕后，选取了变观区域典型单炮进行分析。原始单炮显示，接收线与炮点距离较近时，能量强、干扰严重，反射信息丰富；接收线与炮点距离中等时，反射信息也比较丰富;接收线与炮点距离较远时，浅层资料较少，中深层较丰富。

(2)剖面分析。施工结束后，通过资料处理，偏移剖面上可以看出，变观设计后，浅层缺口较小，目的层资料获得较完整，波组特征明显，信噪比也较高，能满足地震资料解释的要求。

4 结 语

根据对观测系统变观设计技术进行研究并结合实例进行分析，结果表明，变观技术提高了煤田三维地震勘探跨越障碍区的能力，使得三维地震更加适应复杂地表的要求。在实际生产过程中，变观应保证浅层损失较小，覆盖次数达到原设计的80%，且炮检距及方位角要求均匀多样，保证目的层反射信息充足。

[1] 陆基孟.地震勘探原理：下册[M].东营：中国石油大学出版社，1993．

[2] 任福新，段云卿，于富文，等.复杂地表变观方法及效果分析[J].物探与化探，2006(1)：55-58.

[3] 余志和，邸志欣，于 静，等.两种复杂地表变观方法探讨[J].石油地球物理勘探，2000(6)：796-801.

[4] 晁如佑，付英露，石一青，等.复杂障碍区三维地震观测系统变观设计方法及应用[J].复杂油气藏，2010(4)：31-34.

2015-01-04)

刘美玲(1983—)，女，工程师，030045 山西省太原市朝阳街75号。